科学家提出液态金属悬浮3D打印方法

近日，中国科学院理化技术研究所低温生物与医学实验室首次提出“液态金属悬浮3D打印”的概念和方法，可在室温下快速制造具有任意复杂形状和结构的三维柔性金属可变形体，并用于组装立体可拉伸电子器件。相关研究成果作为封面文章发表在 Advanced Materials Technologies 上。

研究组将性质介于固体与液体之间且具有自恢复特性的水凝胶引入作为透明支撑介质，创建并证实了液态金属悬浮3D打印成形方法，克服了液态金属墨水表面张力高、粘度低易于流动、重力大等带来的技术挑战。

在整个制造过程中，水凝胶可在屈服液化与快速凝固状态之间自由转换，对金属液滴的粘滞力极高，随着打印喷头与凝胶之间的相对运动，由喷头挤出的金属液滴会随即发生颈缩行为并与喷头分离，继而被支撑凝胶包裹、粘滞和固定。

通过金属微球沿规划路径的逐层堆积，可最终形成预期的三维结构；打印精度可由针头尺寸、打印速度、凝胶环境等予以调控。凝胶和液态金属均为柔性物质，由此构成的立体电子器件可实现拉伸及变形。该项研究突破了传统刚体结构成形模式与3D打印范畴，在不定形柔性电子器件、智能系统快速制造乃至可变形4D打印等方面具有重要价值。

近期，科研团队和一家企业将基于前期积累，合作研发出全球首款商用液态金属混合3D打印设备，实现了金属/非金属材质的一体化混合立体成型，让增材制造技术从结构制造向功能制造迈出了一大步，相应装备在3D电子器件、智能机器、射频通信、科研教学等领域有广泛应用价值。

以上系列新颖3D打印方法的建立与原创性硬件装备的研制工作，再次彰显了液态金属先进材料在快速制造柔性功能电子器件方面所蕴藏着的独特优势和普适价值，是对增材制造技术理念的重要革新与拓展。

（看看新闻Knews记者：张帼霞 编辑：馨元）